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技术:武汉艾科滤膜推出矿井水处理技术

发表时间:2020-05-12 22:11

  矿井水通常是指煤炭开采过程中所有渗入井下采掘空间的水,矿井水本身的成分主要受地质年代、地质构造、煤系伴生矿物成分、环境条件等因素的影响。根据矿井水的特点,大致可分为以五种类型:1)洁净矿井水;2)含悬浮物矿井水;3)高矿化度矿井水;4)酸性矿井水;5)含特殊污染物矿井水。

  即未被污染的干净地下水。基本符合生活饮用水标准,有的含多种微量元素,可开发为矿泉水。

  这类矿井水水质较好,pH值为中性,低矿化度,不含有毒、有害离子(或者其含量低于生活饮用水标准值),低浊度,基本不含悬浮物,它的各项水质指标均符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749--1985)。只要在源头妥善截流,通过并下单独布置的排水管道将其排出,稍加处理或消毒,即可回收利用。

  这里所指的含悬浮物矿井水系指除感官性指标和细菌学指标外,其余各项指标均符合生活饮用水卫生标准的矿井水.含悬浮物矿井水的主要污染物来自矿井水流经采掘工作面时带入的煤粒、煤粉、岩粒、岩粉等悬浮物(SS),所以这类水中含有较多固体悬浮物。由于悬浮物中煤粉多呈黑色,故这类矿井水多显灰黑色,并有一定的异味,混浊度也比较高,景观性和感官性都较差。矿井水在井下水仓中自然沉淀了一段时间,较粗的煤、岩颗粒都已被沉淀下来,因而在正常情况下,矿井水中的悬浮物颗粒都是比较细的。矿井水中SS以煤粉为主,颗粒物的平均密度约为1.3~1.5g/cm3,仅为泥砂类密度的1/2。而且煤属于有机物质,具有一定的疏水性,不容易彼水包覆,均为导致值难以自然沉淀的原因。含悬浮物矿井水的另一个水质特征是细菌含量较多,主要来自井下工人的生活、生产活动,所以消毒杀菌在矿井水处理中是非常必要的。

  高矿化度矿井水是指溶解性总固体(含盐量)大于1000mg/L的矿井水。这一类水主要分布在西北地区、黄淮海平原和东北、华北部分地区,水中含盐量高而不适宜饮用。这类矿井水的含盐丰要来源于Ca2+、Mg2+、Na+、K+,SO2-、HCO-、C1-等离予,其硬度往往较高,有些矿井水硬度含CaO可达1000mg/L。这类矿井水还含有较高的煤、岩粉等悬浮物,浊度大。因高矿化度矿井水盐含量高,处理工艺除包括混凝、沉淀等工序外,其关键工作是脱盐。

  酸性矿井水是硫铁矿在有氧、有水的条件下氧化彤成的,主要含有Fe2+’、Fe3+、Ca2+、Mg2+,SO2+以及其他金属离了,如A13+,Zn2+.Mn2+,cu2+等。游离的硫酸极少,可以忽略不计。酸性矿井水的主要指标是pH值、酸度、Fe2+等。水质pH值小于5.5,当开采含硫高的煤层时,硫化物受到氧化与升华作用产生硫酸,而使水呈酸性。目前酸性水一般处理后达标排放或回用于一些对水质要求较低的工业用水。

  系指水中放射性指标或毒理学指标(如重金属、氟、砷等)超过国家饮用水卫生标准的矿井水。这类矿井水主要指含氟矿井水、含微量有毒有害元素矿井水、含放射性元素矿井水或油类矿井水。

  目前,我国的东北、华北北部、淮南等矿区有些矿井水含铁、锰离子较多,同时还含有少量的重金属离予,大部分均超过我国生活饮用水所规定标准值。重金属不能被生物降解为无害物,无论采用何种方法处理重金属废水,都不能分解破坏重金属,而只能转移其存在的未知、物理和化学形态。我国绝大部分煤矿矿井水中均含有一定量的氟,但含量一般比较低,很少超过我国工业废水所允许最高排放浓度(10rag/L)的矿井水。产生含氟矿井水的条件比较复杂,通常认为主要受地理环境、地质构造等因素的影响。考虑到处理技术和成本,目前对含氟矿井水处理一般是处理到符合排放标准即可,很少将含氟矿井水用作生活水源。

  除了洁净矿井水以外,其余类型矿井水都同时含有一定数量的悬浮物。由于水文地质等复杂的自然条件,在各个矿区往往存在着以某种类型为主的混合型矿井水.

  含悬浮物矿井水的污染物主要是煤、岩粉悬浮物和细菌。这类矿井水又经常被用作生活饮用水水源加以处理利用。所以去除矿井水中悬浮物和杀菌消毒是处理的关键。可选择的工艺如下:

  含悬浮物矿井水的污染物主要是煤、岩粉悬浮物和细菌。图l(a)和(b)是含悬浮物矿井水处理采用的2种工艺。图l(a)工艺中,矿井水与混凝剂混合后直接进入澄清池进行澄清处理,上清液进入滤池过滤;图I(a)工艺优点是流程相对简单,节省基建投资;

  在图l(b)工艺中,矿井水与混凝剂混合后,在反应池中进行充分混合反应,再经沉淀池沉淀处理后,上清液进入含有砂碳预处理的超滤系统处理。图1(b)工艺混凝反应充分,效果好,超滤取代传统的过滤池单元,具有系统稳定、维护少、占地小、化学品用量少、流程简单和运行费用低等优点。超滤系统对悬浮物去除率:100%,产水水质:浊度≤0.2NTUSDI≤3微生物、细菌、大肠杆菌、病原体(祛除率)99.99%,产水水质稳定且达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)标准,不仅可做为生活饮用水,还是制取纯水的水源。

  高矿化度矿井水盐含量高,处理工艺除包括混凝、沉淀等工序外,其关键工作是脱盐。高矿化度矿井水处理一般分成两个部分:第一部分是一级净化处理工艺,主要去除矿井水中的悬浮物,采用常规混凝沉淀技术;第二部分是深度处理工艺,是处理后出水含盐量符合我国生活饮用水要求。

  1)一级净化处理工艺。采用混凝、沉淀、过滤及杀菌工艺处理矿井水。矿井水由井下提升泵送至调节池,使矿井水得以贮存和均化,经水质、水量调节后的矿井水在泵前加入混凝剂、泵后加入絮凝剂,再进入水力循环澄清池,经混合、絮凝反应、沉淀后,出水自流进入重力式无阀滤池,过滤后的出水保持在浊度3度以下,特殊情况下不超过5度;出水进入清水池,经二氧化氯杀菌消毒后,一部分作为井下用水或达标排放,另一部分经清水泵送至地面生产用水。

  矿井水调节池及水力澄清池泥斗中污泥定时输送至煤泥池,浓缩后用渣浆泵送入洗煤厂压滤间处理。

  经过一级净化处理的出水水质满足《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)要求,处理后大部分矿井水进入深度处理系统,少部分用于井下防尘、注浆,地面绿化、洒水等,多余矿井水外排。

  2)深度处理工艺。根据某煤矿矿井水净化处理的实际情况及处理水质和水量特点,设计采用叠片过滤、超滤与反渗透相结合的深度处理工艺。原水通过RO膜之前必须先经预处理,其目的是除去可能阻塞薄膜的物质或破坏其构造的成分,如氧化剂等。清水池内的水通过提升泵加压进入预处理装置,去除水中夹杂的砂粒、铁锈等颗粒物,以防止损伤超滤膜组件。超滤主要去除水中残存的少量悬浮物、有机颗粒物等,使浊度≤1.0NTU,污染指数(SDI)≤5,满足反渗透进水水质要求。保安过滤器主要是防止超滤损坏及反洗不彻底时进入系统的颗粒物损坏高压泵及反渗透系统,平时不承担处理负荷。高压泵将来水加压至1.0Mpa以上,提供反渗透所需的驱动压。矿井水通过反渗透膜后所含绝大部分盐分被截留随浓水排出系统。经过深度处理后的纯水能达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)

  国内煤矿酸性矿井水处理方法主要是中和法。中和剂是各种碱性物质,其中苛性钠和纯碱价格太高,现已不用。一般是采用价格低廉两来源广泛的石灰石或石灰作中和剂进行中和处理。处理设备有中和反应池、中和滚筒和升流式膨胀中和塔等,为了除Fe2+和反应中产生的CO2,以充分中和酸性水,要增设曝气和沉淀处理工艺过程。此外,生物化学处理含铁酸性矿井水是目前国内外研究比较活跃的处理方法。湿地生态工程处理法是近年来迅速发展起来的一种技术,引起人们的极大兴趣囝.酸性矿井水水质一般比较复杂,若将其处理成生活用水,吨水处理成本必然相当高。所以,目前酸性矿井水一般处理后达标排放或回用于一些对水质要求较低的工业用水.

  目前重金属废水的处理方法可分为两大类:第一类是使呈溶解状态的重金属转交为不溶的重金属沉淀物,经沉淀从废水中去除,具体方法有中和法,硫化法、还原法、氧化法、离子交换法,活性炭吸附法、电解法和隔膜电解等。第二类是浓缩和分离,具体方法有反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法等。含放射性废水的基本处理方法有化学沉淀法、离予交换法、蒸发法3种。化学沉淀法可处理高含盐量溶液,但是当含有油质洗涤剂、络合剂时,可能有不利影响。离子交换法适宜于处理悬浮固体量低、含盐量低、无非离予型放射性物质的矿井水。而蒸发法适宜预处理洗涤剂含量低的废水。含氟矿井水的处理.主要采用锡盐沉淀法、石灰乳沉淀法、离子交换一吸附法和电渗析法等。其中石灰乳沉淀法运行费用较低,处理后出水能够满足排放标准的要求,所以目前煤矿经常采用此法来除氟。

  我国的矿井水处理的目标是选煤、除尘等煤炭生产的回用,并且应有相当比例的处理水达到饮用水的处理标准。目前国内矿井水的处理根据原水水质和出水用途的不同主要采用以下工艺路线)采用混凝(絮凝)、沉淀(澄清)工艺,实现矿井水无害化处理后,达标排放;

  (2)采用混凝(絮凝)、沉淀(澄清)、过滤,杀菌处理工艺,将矿井水净化后做工业或生活用水;

  (3)经净化处理后的含盐矿井水.采用电渗析、反渗透等膜处理技术进行脱盐淡化,使其达到工业和生活用水标准后回用;

  (4)对于含低放射性矿井水的处理.目前缺乏适用与工业性应用的成熟工艺技术,一般采用电渗折、反渗透或离子交换等;

  煤矿矿井水的水质主要受当地地质年代、地质构造、各种煤系伴生矿物成分、所在地区面貌环境条件和开采工艺条件等因素影响,水质成分复杂,水质水量变化大,在实际中应该根据当地矿井水水质的特点,因地制宜的加以处理和利用。